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- 저자 : Shuzeng Zhang (검색결과 4 건)
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A novel method for extracting acoustic nonlinearity parameters with diffraction corrections
정현조,Shuzeng Zhang,Xiongbing Li 대한기계학회 2016 JOURNAL OF MECHANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.30 No.2
A new method for determining the acoustic nonlinearity parameter using a nonlinear data fitting method is proposed. Based on the quasilinear theory of Westervelt’s equation, the fundamental and second harmonic beam fields are expressed as a multi-Gaussian beam model that separates the attenuation and diffraction correction terms from the propagating plane waves. A nonlinear least squares curvefitting method is developed to extract the nonlinearity parameter without knowing the attenuation coefficients of the material being tested. The nonlinearity parameter of water is determined using the proposed method, and the result agrees well with the literature value. The attenuation coefficients of the fundamental and the second harmonic are also extracted and discussed.
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Jeong, Hyunjo,Zhang, Shuzeng,Cho, Sungjong,Li, Xiongbing Taylor Francis 2016 RESEARCH IN NONDESTRUCTIVE EVALUATION Vol.27 No.4
<P>This article presents a novel approach to determine the nonlinearity parameter using an optimized data fitting method. Based on the quasilinear theory of the Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov (KZK) equation, the fundamental and second harmonic pressure fields are expressed using multi-Gaussian beam (MGB) models which separate attenuation and diffraction effects from the plane wave solutions. The developed diffraction corrections are used with a curve-fitting method to extract the nonlinearity parameter together with other acoustic parameters including the attenuation coefficients at the fundamental and second harmonic frequencies. The source nonlinearity is also considered in the fitting process. The proposed scheme is validated through experiments in water and shows that a reliable nonlinearity parameter can be acquired within the range of suitable input power that satisfies the quasilinear approximation involved.</P>
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일방향 파동합성에 의한 빔 음장과 회절 및 감쇠가 포함된 베타식
정현조(Hyunjo Jeong),장수증(Shuzeng Zhang),조성종(Sungjong Cho) 한국비파괴검사학회 2017 한국비파괴검사학회지 Vol.37 No.6
본 논문에서는 서로 다른 기본 주파수를 가진 2개의 종파가 한 방향으로 동시에 전파할 때 파동합성에 의해 발생하는 비선형 음장, 특히 차 주파수 성분(difference frequency component), 계산을 위한 음향학적 이론식을 개발하며, 유한한 탐촉자의 크기에 기인하는 빔의 회절과 재료의 열점성에 의한 감쇠에 대한 보정식을 유도하였다. 그리고 차 주파수 성분을 사용하고 회절 및 감쇠가 보정된 비선형 파라미터 식을 새롭게 정의하고, 보정계수가 값에 미치는 영향을 시뮬레이션을 통해 관찰하였다. In this paper, a collinear wave mixing of two different fundamental frequencies was considered for a study of nonlinear parameter determination in fluids and solids. Use of the difference frequency wave can reduce the effects of source nonlinearity and material attenuation in nonlinear experiments. Expressions for the fundamental and difference frequency sound beams were presented with attenuation and diffraction corrections. The difference frequency beam fields were simulated and compared with those of the second harmonic. The nonlinearity parameter was newly defined using the difference frequency wave amplitude and the effects of attenuation and diffraction corrections were investigated.
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회절과 감쇠를 고려한 두꺼운 고체 시편의 비선형 파라미터 측정
조성종(Sungjong Cho),정현조(Hyunjo Jeong),장수증(Shuzeng Zhang) 한국비파괴검사학회 2017 한국비파괴검사학회지 Vol.37 No.4
재료의 손상 상태나 미시적 특성을 나타내는 정량적인 지표로서 비선형 파라미터 β가 자주 사용되고 있다. 원칙적으로 β 값은 1차원 평면파가 비선형 매질을 전파할 때 발생하는 기본파 변위와 제2차 고조파 변위를 측정함으로써 구할 수 있다. 하지만 실제 실험에서는 파동의 전파 및 수신 과정에서 빔의 회절과 감쇠 현상이 수반된다. 최근까지의 연구 결과를 보면 회절 효과를 무시하기 위해 대부분 근거리 음장 내에서 β가 측정되었다. 회절 효과를 무시하기 위해서는 탐촉자의 형상, 입력 주파수, 시편의 두께 등에 대한 제한이 따른다. 이러한 제한이 없는 실용적인 β 측정 기술에 대한 연구가 필요하다. 이에 본 논문에서는 두께 4 cm ~ 12 cm의 알루미늄 시편에 대하여 유한진폭법으로 β를 측정하고, 회절 및 감쇠 효과가 측정값에 미치는 영향을 체계적으로 연구하였다. 정확한 β 측정을 위해서는 회절 및 감쇠에 대한 올바른 보정이 모두 필요함을 확인하였고, 이 경우 전 시편에 걸쳐 약 4% 이내로 일치하는 β값을 얻을 수 있었다. The nonlinearity parameter β is commonly used as an important indicator of damage state and microstructural characteristics. This parameter can be obtained by measuring the fundamental and second harmonic wave displacements when a one-dimensional plane wave propagates in the nonlinear medium. However, in a real experimental situation, beam diffraction and medium attenuation always appear during propagation and reception. Most of the previous studies ignored these effects by restricting the β measurements in the near field. In the present study, 4- to 12-cm-thick solid samples were prepared, and β measurements were made using the finite amplitude method. The effects of diffraction and attenuation corrections on the β values were then systematically investigated. The agreement of β between different-thickness samples when diffraction and attenuation corrections were all properly made was better than 4%.
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